Новый способ доставки белков, борющихся с заболеваниями, по всему мозгу может улучшить лечение болезни Альцгеймера и других неврологических расстройств, считают учёные из Калифорнийского университета в Ирвине.
Создав особые условия для человеческих иммунных клеток, называемых микроглией, исследователи создали живых клеточных «курьеров», способных реагировать на патологию мозга и высвобождать терапевтические агенты именно там, где это необходимо.
Микроглия — это иммунные клетки, которые находятся в центральной нервной системе, включая мозг и спинной мозг. Они выступают в качестве основной линии защиты мозга от инфекций и травм, действуя подобно белым кровяным тельцам в других частях тела.
Представьте микроглию как собственную службу наблюдения и очистки мозга. Она постоянно сканирует мозг на наличие признаков проблем, таких как патогены, повреждённые клетки или токсичные белки, и реагирует, поглощая и переваривая вредные вещества в процессе, называемом фагоцитозом.
Микроглия также помогает регулировать воспаление и поддерживать функцию нейронов и пластичность во время развития мозга и старения.
Важно отметить, что при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера, микроглия обнаруживается вблизи амилоидных бляшек (скоплений токсичных белков), где она активируется и пытается окружить и очистить этот токсичный мусор. Однако при хронических заболеваниях их активность может стать дисрегулированной, способствуя нейровоспалению и дальнейшему повреждению нейронов. Из-за своей центральной роли в защите и иногда вреде для мозга микроглия является основным объектом неврологических исследований и перспективной мишенью для терапии.
Исследование, опубликованное в журнале Cell Stem Cell, впервые демонстрирует, что микроглия, полученная из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, может быть генетически запрограммирована на обнаружение специфических для заболевания изменений в мозге, таких как амилоидные бляшки при болезни Альцгеймера, а затем высвобождать ферменты, которые помогают расщеплять эти токсичные белки.
В результате клетки смогли уменьшить воспаление, сохранить нейроны и синаптические связи, а также обратить вспять множественные другие признаки нейродегенерации у мышей.
Для пациентов и семей, борющихся с болезнью Альцгеймера и сопутствующими заболеваниями, результаты исследования дают надежду на будущее, в котором клеточная терапия на основе микроглии может точно и безопасно противодействовать разрушительным последствиям нейродегенерации.
«Доставка биологических препаратов в мозг долгое время была серьёзной проблемой из-за гематоэнцефалического барьера, — говорит Мэтью Блартон-Джонс, профессор нейробиологии и поведения Калифорнийского университета в Ирвине и соавтор исследования. — Мы разработали программируемую живую систему доставки, которая решает эту проблему, находясь в самом мозге и реагируя только тогда и там, где это необходимо».
Используя генное редактирование CRISPR, команда модифицировала человеческую микроглию для секреции neprilysin — фермента, известного своей способностью разрушать бета-амилоид — под контролем промотора, который активируется только вблизи бляшек. В результате была получена высокоспецифичная и реагирующая на патологию терапия. На моделях мышей с болезнью Альцгеймера эта модифицированная микроглия уменьшила накопление бета-амилоида и защитила нейроны и синапсы от повреждений, снизила воспаление и даже понизила биомаркер повреждения нейронов в крови.
Гранты Национального института старения, Калифорнийского института регенеративной медицины и фонда Cure Alzheimer’s Fund поддержали исследование.